水力计算与水锤分析之完美对策-KYPIPE-SURGE应用_20150923_CN

管道系统在工业、化工等领域中的应用非常常见，而水锤现象又是管道系统的一种常见危害，一旦发生水锤现象，轻则带来一定的经济损失，重则会对人员的生命安全带来很大威胁，因此，需要引起足够的重视。

造成水锤的原因是多样的，比如发生了事故停泵、阀门快速关闭等，如何才能采取有效的防护措施对水锤现象进行防范，正是本文即将探讨的内容。

1　水锤现象及其危害所谓水锤现象，主要是指在突然断电或者阀门关闭太快时，由于压力水流的惯性，产生了水流的冲击波，就像是锤子敲打一样，因此叫做水锤。

通常情况下，水流冲击波会产生较大的敲打力，对阀门或者水泵等设施带来很大的破坏。

相应的，“水锤效应”主要是指在水管的内部，由于管壁光滑，水流动自如，当打开的阀门突然被关闭，水流就会对管壁以及阀门产生一个较大的压力，同时产生破坏作用，这种破坏作用就称为“水锤效应”。

水锤效应又分为正水锤以及负水锤两种，其中负水锤主要是在阀门被突然打开的状况下发生的，其破坏力并不如前者那样大。

2　管道系统中水锤防护的适用范围及防护措施2.1　水锤防护措施的适用范围在工业管道中，一般采用压力输水的形式，在输水的过程中很容易发生水锤危害，其中尤以停泵的水锤危害更为严重。

笔者根据自身经验，认为如下几种情况比较适用于采用水锤的防护措施，一是单管向高处输水，而且供水地形的高差在20米以上；二是水泵有着较大的扬程；三是输水的管线距离过程，同时管线经过的地形也较为复杂；四是输水管道内的水流速度较大；五是在自动化的泵站中阀门关闭过快。

2.2　设计过程的水锤防护措施由于设计不合理导致的水锤危害事故也经常发生，因此，需要从设计过程就开始加强对水锤防护措施的应用。

对设计者而言，首先需要对各种可能发生的水力过程进行分析，这不仅利于在设计中选择最佳方案，降低工程造价，还能够在运行中提高系统的安全可靠性。

而目前在对其分析中，主要将数值计算的方法应用在电子计算机之中进行模拟，然后再结合获取的模拟计算结果制定相应的防护措施。

水锤的计算水锤的计算电站有压引水系统中，由于管道阀门突然启闭或水轮机突然失去负荷等原因，将引起压力管道、水轮机蜗壳的等压强和流速等水力要素随时间急剧变化。

明渠或河道中，因暴雨径流、潮汐、溃坝、闸门启闭、水电站或水泵站的调节以及地震影响等，都会引起明渠或河道上下游水位、流量等水力要素随时间的变化，这些都属于非恒定流现象。

从物理本质上讲，上述有压管道或明渠的非恒定流都属于某种扰动引起水流中流速、压强、流量、水位等水力要素的变化，并沿管道或明渠的上下游发展的现象。

在物理学中把这样的扰动在介质中的传播现象称为波。

有压管道和明渠中的非恒定流就是这样一种波，波所到之处，破坏了原先的恒定流状态，使该处的水力要素随时间发生显著变化。

由于有压管道没有自由表面，非恒定流现象表现为压强和密度的变化和传播，因此需要考虑液体的可压缩性和管壁弹性变形的影响。

而明渠水流有自由表面，非恒定流现象表现为水位、流量的变化和传播，液体的密度可视为常数。

可见，这两种波传播特点是不一样的，有压管道非恒定流产生的波要以弹性波的形式传播，水流运动过程中起主要作用的力是惯性力和弹性力；而明渠非恒定流主要以重力波的形式传播，水流运动过程中起主要作用的力是惯性力和重力。

两者的共同点是流速和流量均随时间发生显著变化。

本章先研究有压管道非恒定流。

在有压管道系统中，由于某一管路元件（如阀门）工作状态的突然改变，导致液体的流速发生急剧变化，同时引起管内液体压强大幅度波动，这种压强波动在管道中交替升降来回传播的现象称为水击现象。

由于发生水击现象的同时，可能伴随着发生锤击管壁般的响声，故水击又称水锤。

水击可能导致管道系统强烈振动、出现噪声和气穴，甚至使管道严重变形或爆裂。

管道系统中阀门的突然开启或关闭、管道系统中水泵的突然停机、水电站在运行过程中由于电力负荷的突然改变而迅速启闭导水叶或闸阀等，都是工程实际中常见的水击现象。

另外在水电站引水系统中，为了削弱水击影响的强度和范围，常在引水系统中设置调压井。

谈压力供水管路水锤事故的安全防治[摘要] 分析输配水供水管道系统中水锤产生的原因及其危害,提出水锤的安全预防措施,为保障输水管道系统正常运行提供参考。

[关键词] 水锤爆管直接水锤间接水锤水锤峰值引起爆管破坏的最直接原因就是水锤破坏，输配水管道系统产生水锤的原因是多种多样的。

一般来说主要是由于系统排气不畅，阀门开启、关闭太快或突然停电，产生强烈的水流冲击波，破坏管道及阀门。

本文将对管路系统水锤产生的危害、原因、类型、及安全防治措施进行探讨。

1.水锤产生的原因在长距离输水管道中,由于水泵、阀门的突然开启或关闭等外界原因使管内流速急剧变化，造成管道系统内的压力突然升高或降低,产生巨大的压力波动，在压力低于水的汽化压力时,水柱就被拉断,产生柱状分离。

在空腔处的水流弥合时将产生强烈的撞击,管道中的水流快速升压，形成水锤。

经过长期的工程实践和检测，发现由于管路压力波动形成管道系统水锤的主要因素有：停电导致水泵加压出现问题；关闭水泵；水泵启动；阀门开启；阀门关闭、；止回阀突然关闭；迅速变化的水量需求；水池水位迅速改变；管道破裂；消防栓开启；消防栓关闭；进行冲所厕所等水利活动；空气阀关闭；空气阀失效；调压塔出水；水池进水阀关闭；水流速度发生改变。

一般启动水锤不大,只是真空情况下,管中空气不能排出而被压缩时才会加剧水位压力的变化;关闭水锤在正常操作时不会引起过大的水锤压力;突然停电或事故停泵所产生的水锤往往较大,水锤压力值可达到工作压力的1.5~3.0倍。

2.管道系统中水锤造成的危害2.1引起管道强烈振动,管道接头断开,破坏阀门,严重的造成管道爆管,供水管网压力降低,形成水的流失，不能正常供水;严重时会造成城市积水、内涝等次生危害。

2.2管路形成低压时，有时会形成极端的低气压条件，如果管道壁厚较薄，会造成真空压扁管道，管路系统低压一般都会损坏管道接头，导致管道接头泄露，破坏供水管道内部、外部的护衬材料，导致管道使用寿命受损。

第九章水锤计算的解析法第九章介绍了水锤计算的解析法。

在实际工程中，由于液体具有不可压缩性质，流体在管道中的快速停止或启动过程中会导致水锤现象的产生，造成管道或设备的损坏。

因此，为了减轻水锤对管道和设备的影响，必须对水锤进行计算和分析。

水锤的产生主要是由于流体的不可压缩性质和管道系统中存在的阀门、泵或其他设备的控制操作引起的。

当阀门突然关闭或泵突然停机时，流体会因为不可压缩性和管道的弹性特性而产生压力波动，从而引起水锤现象。

解析法是一种基于数学模型的计算方法，可以通过瞬态水力动力方程和其他相关方程来计算水锤的冲击压力和变化。

解析法的基本思想是将水锤过程分为几个阶段，并根据每个阶段的特点和方程来进行计算。

解析法的计算步骤如下：1.确定水锤过程的各个阶段。

水锤过程可以分为起动阶段、减速阶段和稳定阶段。

起动阶段是指在水锤开始时流体的速度从初始速度突然变为零的阶段；减速阶段是指流体从零速度逐渐恢复到稳定状态的过程；稳定阶段是指流体达到稳定流动状态后的过程。

2.确定各个阶段的关键参数。

关键参数包括流体的密度、管道的长度、管道的直径、阀门的关闭时间等。

3.根据水力动力方程和其他相关方程，建立起动阶段、减速阶段和稳定阶段的数学模型。

4.根据数学模型，求解出各个阶段的冲击压力和变化。

5.根据计算结果，判断水锤造成的冲击压力是否超过了管道或设备的承受能力，如果超过了承受能力，则需要采取相应的措施来减轻水锤对管道和设备的影响。

解析法的优点是计算过程相对简单，并且可以得到较为准确的结果。

然而，解析法也存在一些缺点，例如需要准确地测量和确定各个阶段的关键参数，这对于实际工程来说可能是困难的。

此外，解析法对于较为复杂的系统可能会有一定的局限性。

总之，解析法是一种计算水锤的有效方法，可以通过建立数学模型来计算水锤过程中的冲击压力和变化。

但是，在实际应用中需要注意确定各个阶段的关键参数，并且在计算结果的基础上采取相应的措施来减轻水锤对管道和设备的影响。

灌溉系统中水锤的防治办法供水管道总会产生一阵阵有节奏的异响，作为工程人员我们应知道，这是水锤现象会危害我们的管网及设备，必须尽早处理及时预防。

一、何为水锤现象？在有压力管路中，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵机组突然停机）使水的流速突然发生变化，从而引起水击，这种水力现象称为水击或水锤。

液体在管内流动时，它具有动能，当液体突然停止，它的运动能量必须被消除。

这时能量变成自停止点开始的高压波，以近声音的传播速度沿管路系统来回传递，使管内液体膨胀并撞击管路，发出刺耳的噪声。

也就是说：快速地开泵、停泵、开关阀门，使水的流速发生急剧变化，就是产生水锤现象的基本原因。

二、水锤的危害水锤效应有极大的破坏性：由于水锤的产生，使得管道中压力急剧增大至超过正常压力的几倍甚至十几倍、几十倍，其危害很大，严重时会引起管道的破裂，影响生产和生活。

压强过高，将引起管子的破裂，反之，压强过低又会导致管子的瘪塌，还会损坏阀门和固定件。

水锤现象可以破坏管道、水泵、阀门、并引起水泵反转，管网压力降低等。

三、常见水锤现象的原因分析及对策既然管道系统内水的流速的急剧变化是产生水锤的基本原因，我们有必要对此展开深入地探讨，以便寻求应对之策。

1.各种阀门突然开启或关闭，水泵机组突然停机或开启将响应太快调整为响应迟钝，比如延长开阀和关阀时间，选择开关动作迟钝的阀门，或者选择关键点位安装止回阀。

2.输水管道中水流速度过大；管道过长，且地形变化大降低输水管线的流速，可在一定程度上降低水锤压力，但会增大输水管管径，增加工程投资。

输水管线布置时应考虑尽量避免出现驼峰或坡度剧变。

减少输水管道长度，管线愈长，水锤值愈大。

高山地区灌溉可选择截断管道减压的方式，解决管道铺设过长的问题。

也可采用增加专用阀门的方式进行水锤的消除。

采用水力控制阀：一种采用液压装置控制开关的阀门，一般安装于水泵出口，该阀利用机泵出口与管网的压力差实现自动启闭，阀门上一般装有活塞缸或膜片室控制阀板启闭速度，通过缓闭来减小水锤冲击，从而有效消除水锤。

输水管路水力计算对水锤防护措施的影响陈卓;王中【摘要】文章通过对水锤现象的分析、分类以及计算方法的研究,寻找杜绝水锤发生的措施,利用先进的水锤计算软件PIPENET精确地计算摩阻系数n值范围,以此杜绝水锤现象的发生,并通过模拟计算寻找到了摩阻系数n值的最佳取值范围.【期刊名称】《西藏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】9页(P116-124)【关键词】输水管道;水锤;PIPENET软件;摩阻系数【作者】陈卓;王中【作者单位】湖北职业技术学院建筑技术学院湖北孝感432000;湖北职业技术学院建筑技术学院湖北孝感432000【正文语种】中文【中图分类】TU991.3水力损失计算结果的不同，会对水泵的选型以及管路系统的压力造成影响，而管路系统的水锤防护问题大都是从管路的压力着手进行研究，如在管路系统中的水力损失计算过小时，则在管路防护中管材的抗压力会较小，一旦发生水锤，容易导致爆管。

由于水锤对管道系统有着极大的破坏性，一旦发生爆管，将会对人们的生产安全和生活造成极大的影响。

反之，若计算水力损失过大，会使选泵的型号较大，对管路的维护和资源节约都会造成较大的影响。

因此，从管网的设计、施工一直到运行阶段，都要对水锤采取一系列措施来降低爆管的发生。

研究水力计算的误差对水锤防护的影响，以及电算法软件pipenet在水锤计算过程中的应用就显得尤为重要。

由于我国南北降水不均匀，人口底子大，很多地方都需要长距离输水，在长距离输水工程的设计中，一旦水锤防护措施没做好，将造成重大的经济损失。

所以，输水管道的安全防护有着非同寻常的现实意义，政府相关部门与工程技术人员须对其高度重视。

1 水锤的理论分析1.1 水锤的定义及其分类水锤又称水击。

水(或其他液体)输送过程中，由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停车、骤然启闭导叶等原因，使流速发生突然变化，同时压强产生大幅度波动的现象[1]。

由于流体具有动能和一定程度的压缩性，因此在极短的时间内流量的巨大变化将引起对管道的压强过高和过低的冲击。

长距离供水管道水锤分析优化与应用研究长距离供水管道水锤分析优化与应用研究摘要：水击是长距离供水管道系统中的常见问题，它可能导致管道爆裂、泄漏等安全隐患，并对管道运行稳定性和供水质量造成不利影响。

本研究旨在分析长距离供水管道中的水击问题，并提出相应的优化措施和应用研究，以确保管道系统的安全稳定运行。

1. 引言长距离供水管道是城市和农村供水系统的重要组成部分，其作用是将水源地的水源输送到用户所在的位置。

然而，供水管道中会遇到水击问题。

水击是由于管道中水流速度和压力的急剧变化引起的瞬时液压冲击，可能对管道系统造成严重破坏。

因此，研究长距离供水管道的水击问题，进行优化与应用研究，具有重要意义。

2. 长距离供水管道水击分析在长距离供水管道系统中，水击问题会随着供水管道的设计、运行和维护等因素而产生。

目前，常用的分析方法包括数值模拟和实验研究。

数值模拟可以通过计算水流速度与压力的变化来预测水击的发生。

实验研究可以通过在实际管道上进行实测来获取数据，并验证数值模拟的结果。

通过对长距离供水管道中的水击进行分析，可以了解水击的机理和特征，以便更好地优化管道系统的设计和运行。

3. 长距离供水管道水击优化措施为了解决长距离供水管道水击问题，需要采取一系列优化措施。

首先，合理设计管道系统，根据水源地和用户位置的距离、高差等因素，确定管道直径和材质。

其次，在系统中设置阀门、消声器等装置，用于调节水流速度和压力的变化。

此外，还可以采用自动控制系统，通过监测和调节水压，减小水击的发生。

最后，加强管道的维护和检修工作，及时修复漏水和破损等问题，以确保管道系统的稳定运行。

4. 长距离供水管道水击应用研究长距离供水管道的水击问题不仅在理论研究中需要关注，也需要在实际应用中进行研究。

通过实地调研和数据分析，可以了解不同地区和不同管道系统中水击问题的发生频率和程度。

同时，还可以比较不同优化措施的效果，并提出相应的改进方案。

此外，还可以开展培训和宣传活动，提高用户和维护人员对长距离供水管道水击问题的认识和应对能力。

水锤消除措施什么是水锤？在液体管道系统中，当液体的流体动能被迅速中断或减小时，会产生一种压力波，这种压力波被称为“水锤”。

水锤是由于液体流动突然停止或减速造成压力突增，然后再回弹至原来状态的现象。

水锤现象通常发生在管道中，但也可能出现在其他液体输送系统中。

水锤的产生主要取决于四个因素：管道的减速时间、流体的速度、流体的密度和管道的长度。

当这些因素发生变化时，水锤现象会更加显著。

水锤对管道系统的影响水锤对管道系统会产生很大的负面影响，包括但不限于以下几个方面：1.机械破坏：水锤会产生剧烈的压力波，对管道和连接件造成冲击和振动，导致机械破坏甚至破裂。

2.噪音和震动：水锤现象会产生剧烈的噪音和震动，对周围环境和人员造成不良影响。

3.能耗增加：水锤会引起管道内能量的反复转化，导致能耗增加。

因此，为了避免以上负面影响，我们需要采取一些水锤消除措施。

水锤消除措施以下是一些常用的水锤消除措施：1. 安装补偿器补偿器是一种能够吸收管路中压力波的装置，它能够稳定管道系统的压力。

补偿器有多种类型，包括弹性元件、液力耦合器和蓄能器等。

安装补偿器可以有效减少水锤的发生。

2. 避免突然关闭阀门突然关闭阀门是水锤产生的主要原因之一。

因此，在操作管道系统时，应避免突然关闭阀门，而是采取缓慢关闭的方式，以减少水锤发生的可能性。

3. 使用减压阀和隔离阀减压阀可以控制管道系统的压力，并避免过高的压力波产生。

隔离阀可以将管道系统分割成若干部分，从而减少压力波的传播范围。

4. 定期检查和维护管道系统定期检查和维护管道系统是预防水锤发生的重要措施。

应及时修复漏水、破裂和磨损等问题，确保管道系统的正常运行。

5. 使用减震器减震器是一种能够吸收震动和冲击力的装置，可以帮助减少水锤的发生。

在管道系统中安装减震器可以有效降低水锤现象的影响。

总结水锤是液体管道系统中常见的问题，可以给管道系统带来严重的影响。

采取合适的水锤消除措施是预防水锤发生的有效方法，包括安装补偿器、避免突然关闭阀门、使用减压阀和隔离阀、定期检查和维护管道系统以及使用减震器等。

管道工程设计中的水锤分析及应对策略论文•相关推荐管道工程设计中的水锤分析及应对策略论文1.水锤的危害水锤的危害主要有以下几种形式：（1）由于水锤的产生，使得管道中压力急剧增大至超过正常压力的几倍甚至十几倍（正水锤），其危害很大，会引起水泵、阀门和管道破坏；或水锤压力过低时（负水锤），应力交替变化，会引起管道和设备振动，管道因失稳而破坏。

发生负水锤时，管中产生不利的真空，造成水柱断流，和再次结合形成的弥合水锤，对管道破坏更为严重。

（2）水泵及阀门的启闭、运行工况改变及其事故紧急停机等动态过渡过程造成的输水管道内压力急剧变化和水锤作用等，常常导致泵房和机组产生振动。

（3）水泵反转速度过高或与水泵机组的临界转速相重合，以及突然停止反转过程或电动机再启动，从而引起电动机转子的永久变形，水泵机组的剧烈震动和联结轴的断裂。

（4）水泵倒流量过大，引起管网压力下降，水量减小，影响正常供水。

2.影响水锤的因素2.1管道流速管道流速越低对于防止水锤发生越有利。

管道流速越低，水流惯性越小，速度的微分变化率就越低，从而降低水锤升压和降压。

流量相同时，管径越大，流速越低，但投资费用越高。

在短距离输水管道系统中，可以选用较大的管径来获得较低的流速以达到控制瞬变压力。

而长距离输水管道系统，管径应从投资成本及运营成本综合考虑，一般需要设置水锤防护设备。

2.2管道平、纵布置通常管道的纵向布置需要与现状地面高程相匹配。

在管道系统中较高的节点是容易产生负压甚至由于压力降低使管道内的水汽化形成水柱分离，当水柱再次弥合时会产生很大的水压冲击，造成严重危害。

所以对于管道系统，最理想的情况是通过改变管道平、纵（可以加大局部管道埋深，降低管道高程，可以有效降低节点高程）布置，可以避免管道内空气的积累或形成负压。

2.3管道材料当流量快速降低时，压力传递速度对于瞬变作用非常重要；较软的管道材料压力传递速度比较硬的管道小。

所以使用能够抵抗水力冲击的软管，对于消除水锤非常有效。

某取水工程水锤计算及水锤防护建议随着科技的不断进步，人们对于水资源的利用也变得越来越重视。

因此，各种规模的水利工程便应运而生。

在这些水利工程中，取水工程是其中非常重要的一种。

然而，在取水工程的建设与使用过程中，水锤问题一直是一个非常大的难题。

本文将对某取水工程水锤计算及水锤防护建议进行详细阐述，以期为取水工程的安全建设提供有益的参考。

一、水锤的定义与危害首先，我们需要明确水锤的定义及其产生的危害。

水锤，也称为“水击”，是指因管道中流体的突然停止或改变其流动方向造成的瞬间压力变化。

这种压力变化就如同一个锤头一般，发出的声音能够听到。

水锤的产生会带来许多危害，如管道破裂、管道脱节、水泵振动、机组震荡、电机损坏等等，甚至可能给工程人员和靠近水利工程的居民带来生命安全的危险。

二、某取水工程的实际情况某取水工程位于一条小河中，将河水引入制水厂进行处理。

取水工程由进水口、隧洞、卸水井、水轮机、出水隧洞等构成。

进水口的入口管径为2m，长150m，隧洞为30°，全长5500m，直径1.8m，进口直径1.4m，卸水井出口为1m的水轮机，水轮机出口是1.2m的直径，出口立管长5m，卸水出口到河流300m。

在此情况下，需要对水锤进行计算及预防。

三、水锤计算1.计算水锤产生通过分析，我们可以得到水锤产生的原因是管道中流体的突然停止或改变其流动方向。

水锤在水利工程中起到的作用是非常负面的，所以我们必须对水锤做出计算及防止。

2.选用合适的软件计算对于某取水工程的情况，我们可以使用工程软件PIPE2015来进行水锤的计算。

首先，我们需要建立相应的数学模型，之后输入对应的参数即可进行计算。

PIPE2015的数学模型是根据能量原理和连续介质力学定律来实现的，数据输入也非常简单，只需要输入相应的参数即可，如管道长度、管道直径、流速、管壁材质等。

通过计算，可以得到水锤的最大压力，大大减少了水锤对水利工程造成的危害。

四、水锤防护目前，水利工程建设中针对水锤问题已经有了比较成熟的防护措施。

水锤计算分析软件的开发与应用熊水应１王建国２张凯１李翠红３舒玉芬１（１中国市政工程华北设计研究总院，天津３０００７４；２西安工业大学，西安７１００２１；３天津甘泉集团有限公司，天津３００３５２）摘要采用目前较成熟的特征线法，利用Ｍｃ］ｒｏｓｏ｀ｔＶｃｓｕ［ｌｓｔｕ＾ｃｏ２０１０Ｃ＃作为编程语言，结合Ｍｃ］ｒｏｓｏ｀ｔＡ］］＿ｓｓ数据库工具，开发出界面友好、操作简单、功能较齐全、性能可靠的水锤计算分析可视化软件。

该软件集数据输入、存储、计算、查询、分析、图形模拟多功能于一体。

介绍了该软件系统的设计要点，并结合工程实例进行了应用分析。

关键词水锤特征线法软件Ｃ＃模块化DOI:10.13789/ki.wwe1964.2014.0344０前言在泵站及输水管道系统中易发生水锤现象，且水锤对供水工程的危害巨大，因此，在输水工程设计中，要事先作水锤计算分析、预测和模拟事故工况下水锤的发生和传播规律。

对水锤暂态过程的数值模拟是优化工程设计、降低工程造价、确保工程安全运行的关键，具有重要的理论意义和实用价值。

目前水锤计算一般采用数值计算法［１］，并已有很多成熟的计算程序，但是这些程序大多只有单一的计算功能，有的甚至是基于ＭＳ－ＤＯＳ的计算程序，每一个工程要单独编写水锤计算源程序，程序的专业性强，使用效率低，实用性差。

计算结果还需借助其他的软件进行分析，更不能在可视化环境下进行参数输入、动态模拟。

中国市政工程华北设计研究总院在已有水锤研究成果的基础上，和西安工业大学合作完成了本院科研课题“水锤计算分析软件的研制”。

课题组采用目前较成熟的特征线法，利用Ｍｃ］ｒｏｓｏ｀ｔＶｃｓｕ［ｌｓｔｕ－＾ｃｏ２０１０Ｃ＃作为编程语言，结合Ｍｃ］ｒｏｓｏ｀ｔＡ］］＿ｓｓ数据库工具，开发出界面友好、操作简单、功能较齐全、性能可靠的水锤计算分析可视化软件。

该软件集数据输入、存储、计算、查询、分析、图形模拟多功能于一体。

１软件功能需求分析１〃１参数设置（１）基本参数设置：在水锤计算中，有一系列初始的参数设置（基本数据输入），程序需调用这些参数来进行计算。

关注水锤问题提高净水器产品性能作者：唐鹏刘洋来源：《现代家电》 2014年第9期唐鹏刘洋净水行业更多企业关注的是如何将产品卖给更多的消费者，而行业组织则关注的是如何让净水行业健康良性地发展。

目前家庭用净水器的企业除了要注重研发产品以外，也要关注家庭用水环境，关注建筑的政策法规，从多方面提高产品的稳定性。

尤其是在不能“挑战”大环境的情况下，净水企业一定要多关注城市家庭的用水环境，小到家庭的管路情况，大到小区内的供水设备，这样才能做出好产品。

水锤就是对净水器的安全运行有很大影响的问题。

水锤概念以往多出现在大型水利相关范畴中，这里是引申到家庭使用中的理解。

经向业内企业专家讨论得知在家庭使用中讨论水锤的产生是多方面的，由于流体的相关特性，水锤的大小一般与系统压力、龙头关闭时间、水管内水的流速、水管直径和长度相关。

系统压力越大，水锤越大，且水击波频率越高；龙头关闭速度越快，水锤越大且水击波频率越高；水管内水的流速越快，水锤越大；水管直径越大，水锤越大；水管越长，水锤越大。

家庭在装修的过程中，为了追求较高的舒适度，往往都会增大水管路的直径，安装快开式洁具节水龙头。

当感觉水压偏低时，有的家庭还会加装增压泵。

而这些改变都会在输水管路中产生严重的水锤现象留下诸多隐患。

例如，在增压泵开启、龙头快速关闭时，管路中水的动能会按惯性方向传递产生水击波，当水击波冲击受阻时形成回波，龙头的一次快速关闭会多次水击现象。

同时在实际使用中，水锤产生的频次没有规律，比实验室的水锤测试更加严重。

虽然很多品牌的净水器都经过了十万次的水压测试，但是，这种测试是按照水压均匀的理想环境下做的测试。

而家庭管网中水压的力度是不均匀的。

一般水锤是正常水压的几倍甚至十几倍。

因此，水锤是导致净水器漏水的重要因素之一。

当快速关闭水龙头的时候，水锤的现象就更加明显。

以前，我们用的铸铁水龙头关闭的时候，旋转的时候需要一定的时间，就缓解了水锤产生的几率和力度。

当采用异步电机供水时，异步电机在全压起动时，从静止状态加速到额定转速所需时间极短。

这就意味着在极短的时间里，水的流量从零猛到额定流量。

由于流体具有具有动能和一定程度的压缩性，因此在极短的时间内流量的巨大变化将引起对管道的压强过高和过低的冲击。

压力冲击将使管壁受力而产生噪声，犹如锤子敲击管道一样，故称为水锤效应。

水锤效应有极大的破坏性：压强过高，将引起管子的破裂，反之，压强过低又会导致管子的瘪塌，还会损坏阀门和固定件。

水力发电厂的水轮机在进水叶动作时也会发生这种现象.据我老师说他还碰到过进水叶因关闭过快而引起压水管爆裂的事故.水锤效应是一种形象的说法.它是指给水泵在起动和停车时，水流冲击管道，产生的一种严重水击。

由于在水管内部，管内壁是光滑的，水流动自如。

当打开的阀门突然关闭或给水泵停车，水流对阀门及管壁，主要是阀门或泵会产生一个压力。

由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，水力迅速达到最大，并产生破坏作用，这就是水利学当中的“水锤效应”，也就是正水锤。

相反，关闭的阀门在突然打开或给水泵启动后，也会产生水锤，叫负水锤，但没有前者大。

另一种关于水锤效应的说法:异步电动机在全压启动时,从静止状态加速到额定转速,水的流量从零猛增到额定流量.由于流体具有动量和一定程度的可压缩性,因此,在极短时间内流量的巨大变化将引起对管道的压强过高或过低的冲击,并产生空化现象.压力冲击将使管壁受力而产生噪音,就像锤子敲击管子一样,称为水锤效应.采用恒压供水,可以通过对时间的预置来延长启动和停车过程,使动态转矩大为减小,从而从根本上消除水锤效应.实际上，水锤出现在起泵和停泵两种情况下。

停泵时，如果是扬程很高，泵通过关断电源自然停止，水会逆向砸下来，形成水锤。

解决的办法是采用变频器或软起动器，用变频器最好，要多舒缓都可以，但是如果不需要调速，成本就高了，用软起动器就可以了，大多数软起动器具有软起和软停双重功能。

水锤产生的另一个原因是水管中有空气，空气柱在突然降压时会膨胀，推动水柱运动，这样气推水，水推气，形成水锤，形成大的破坏力。

水锤理论及其应用综述对封闭管道水力瞬变主题的理论和现实利益的研究已超过一百多年的历史。

虽然管网的一维性研究是简单的，但是瞬态流体流动的完整描述是流体动力学理论中一个有趣的问题。

例如，目前对管道中瞬态的波湍流结构和强度响应和管道中由于水动力不稳定因素引起的流轴对称损失尚无法了解.然而，这种了解对于瞬态管子流动中的能量耗散和水质模型是重要的。

这篇文章在历史发展状况以及目前在水利瞬边领域的研究和实践两个方面做了回顾。

特别是，这篇文章论述了一维流动的质量和动量方程，波速，数值求解一维问题,以及一维问题的壁面剪应力模型;二维流动的质量和动量方程,湍流模型,数值求解二维问题，边界条件，瞬态分析软件，和水锤理论和实践未来的研究方向.报告着重介绍了各种方程的假设和限制条件，从而阐明了这些方程运动的范围以及这些方程运用的局限性。

了解这些方程是局限性是非常重要的(1)可以用来解释结果，（2)判断从他们获得的数据的可靠性，（3）尽量减少在研究和实践的滥用水锤模型,和（4）可以划分影响数值结果和水锤模型物理过程的影响因素。

1 引言实际上物理知识方面的增长不能被当做一个积累的过程。

这种知识的基本格式改变是不时的……，在累计期间，科学家按照他们知道的方法去研究,除了缺少细节和精度的改进.他们依照自然界的规律思考问题，例如在一定的时间里用简单的模型去解释他们现实的经验.后来的科学家通常发现这些现实体现某些隐含的假设和假设的观念，后来验证竟然是不正确的.范德堡。

中国古代，中部美洲玛雅印第安人，美索不达米亚文明，尼罗河，底格里斯河和幼发拉底河系统接壤，和整个历史上的许多其他社会已经开发出传达的水，主要用于农业灌溉用途广泛的系统,但也为国内旅游业议会供水。

古人在“传统，”文化为基础的高科技技术的背景下理解和运用流体流动的原则。

随着科学时代的到来和数学中牛顿的原理的发展，我们对流体流动理论有了一个抽象飞跃。

到二十世纪中叶,这一飞跃已推动整个水利工程的发展.高速计算机的出现,促使了另一种流体工程原理的研究和应用的离散改造。

王艳城市水部门，DHI中国介绍•水锤是有压管道中的非恒定流现象。

当有压管道中的阀门突然开启、关闭或水泵因故突然停止工作，使水流流速急剧变化，引起管内流速和压强发生大幅度交替升降。

这种水流现象叫作水锤。

什么是水锤？•压强升高过大，导致管路因强度不够而破裂；水锤的危害•负压过大容易发生气蚀，水泵运行产生振动；•压强的波动造成机组运行不稳定，供电质量下降。

水锤的特点•整个变化过程是很快的；•以弹性波的形式沿管道传播，水锤波将逐渐衰减；•发生波的反射。

•延长阀门或水泵关闭或开启的时间；•安装排气阀或气室；•设置调压室；•减小管道中的流速•……水锤的防护措施DHI为供水系统中的水锤提供以下解决方案：•阀门的启闭•设计气室的大小•断电事故分析•供水系统水源切换•排气阀优化布置•……以上解决方案可以有效降低水锤产生的过大压力，防止压力过低发生气蚀，降低水锤对管道造成的危害案例分析•关阀水锤•水源切换•水泵断电事故•气室设计•排气阀优化布置案例二：挪威水锤项目——水泵故障输水干管梅尔许斯（挪威）供水系统，转输流量50L/s 特隆赫姆（挪威）供水系统，转输流量750L/s泵站水泵发生故障案例二：挪威水锤项目——水泵故障分析管路压力的变化情况案例二：挪威水锤项目——水泵故障在输水干管末端加一个80m3气室，再次分析压力变化情况案例三：Ollgaard项目——排气阀优化布置案例：上图为一输水系统，沿线布置了若干排气阀，分析加排气阀前后压力的变化情况案例三：Ollgaard项目——排气阀优化布置加排气阀前、后，最高点压力时间序列对比案例三：Ollgaard项目——排气阀优化布置没有加排气阀，纵剖面图压力变化情况案例三：Ollgaard项目——排气阀优化布置加排气阀后，纵剖面图压力变化情况总结DHI针对各类水锤问题提出有效的解决方案，具有比较明显的咨询优势，如：•分析关阀水锤，提供关阀建议；•提供水源切换时的关阀方案；•分析水泵断电事故时压力对管路的影响；•通过设计气室，避免管道产生过高或过低的压力•通过优化排气阀的布置，避免关阀产生强烈水锤谢谢！。

必看！专家教你避免水锤危害水锤简介水锤又称水击。

是指水或其他液体输送过程中，由于阀门突然开关、水泵骤然启停等原因，流速突然变化且压强大幅波动的现象。

说的通俗些：突然停电或阀门关闭太快，由于压力水流的惯性，产生水流冲击波，就象锤子敲打一样，我们称之为水锤。

供水管道壁光滑，后续水流在惯性的“帮凶”下，水力迅速达到最大，所以容易造成破坏作用（如破坏阀门和水泵等），这就是水力学中的“水锤效应”，也叫正水锤；相反，阀门或水泵突然开启，也会产生水锤效应，叫负水锤。

这种大幅波动的压力冲击波，极易导致管道因局部超压而破裂、损坏设备等。

所以水锤效应防护是供水管道工程设计施工中必须要考虑的关键因素。

水锤产生的条件1、阀门突然开启或关闭；2、水泵机组突然停车或开启；3、单管向高处输水（供水地形高差超过20米）；4、水泵总扬程（或工作压力）大；5、输水管道中水流速度过大；6、输水管道过长，且地形变化大。

7、不规范的施工是给水管道工程存在的隐患7.1如三通、弯头、异径管等节点的水泥止推墩制作不符合要求。

按照《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》规定：φ≥110mm以上管道的三通、弯头、异径管等节点，应设置水泥止推墩，防止管道推移，“止推墩混凝土不宜低于C15级，并现场浇筑在开挖的原状土地基和槽坡上”。

有些施工方对止推墩所发挥的作用，引不起足够的重视，他们在管道旁钉个木桩或楔个铁橛充当止推墩，有时水泥墩的体积太小或未浇筑在原状土上，有的止推墩的强度不够，结果管道运行中，止推墩无法发挥作用形同虚设，造成三通、弯头等管件推移错位后而损坏。

举例说明：假设一条φ500×16.8mm的管线上有一个90°的弯头，当管道工作压力0.4MPa时，那么90°弯头处的推力就是：T=1.57×dn2×Fwd×Sin(a/2)=1.57×46.642×4×Sin(90/2)=9658Kg式中dn :管道内径cmFwd:内水压力Kga:弯头转角由此可见，当φ500mm的管线运行压力0.4Mpa时，那么90°弯头处就产生9.6T的推力，如果此处水泥止推墩的强度不够，抗不住9.6T的推力而破碎，此处的弯头在失去止推墩保护的前提下，也会跟着破损；在给水管道事故中，因止推墩不符合要求而导致管件破损的现象相对较多，对此,施工方应给予高度的重视。

两种水力过渡计算模型的水锤防护比较: Water hammer of cavities collapsing is harm for long distance and large water pipeline,water hammer boost is dozens of times more than the ordinary water hammer. At present mainly through hydraulic calculation model to predict the pipeline pressure, there are two kinds of models, the difference is that whether can reflect the flow and calculate pressure. By combining theory and practice conclusion, consider the water hammer of cavities collapsing model reflects the actual situation.1 水锤计算模型1.1 传统的暂态流动计算程序模型传统的暂态流动计算程序模型是根据有限差分方程和边界条件，按小步段小时段逐步地来求解暂态流动参数。

步骤：常数计算——初始条件计算——内节点计算——边界结点计算——给出下一时段的初始条件——进行下一时段内节点和边界结点的计算。

1.2 考虑断流的水力过渡计算模型断流弥合水锤又分为空气型和蒸汽型两种，要充分考虑这两种断流原因对整个输水管道的影响。

蒸汽型断流弥合水锤是由于负压波效应使连续的液体被蒸汽空腔隔开，又被压缩波挤压溃灭，从而导致两股水流相撞产生瞬间升压。

本文以宏观角度分析，从一种连续液体加固定蒸气穴的模型出发来分析断流弥合水锤。

对于可能发生完全断流型的固定断面，如果在分时段计算的过程中，断面不发生蒸汽穴，可按通常的水锤计算公式继续运算。